JP2518478B2 - Infrasound detector - Google Patents

Infrasound detector

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JP2518478B2
JP2518478B2 JP3249273A JP24927391A JP2518478B2 JP 2518478 B2 JP2518478 B2 JP 2518478B2 JP 3249273 A JP3249273 A JP 3249273A JP 24927391 A JP24927391 A JP 24927391A JP 2518478 B2 JP2518478 B2 JP 2518478B2
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幸稔 田村
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、家屋内,自動車車内又
は金庫室内等に画成される密閉空間が急に開放された場
合等に発生する可聴域よりも低い周波数を有する空気振
動の伝搬媒体である弾性波(以下、低周波音という)を
検出するために好適な低周波音検出器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the propagation of air vibrations having a frequency lower than the audible range, which occurs when a closed space defined in a house, a car, a safe, etc. is suddenly opened. The present invention relates to a low frequency sound detector suitable for detecting an elastic wave (hereinafter referred to as low frequency sound) which is a medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】空気を媒体として伝搬する弾性波のうち
人の耳で聴くことができる所謂、可聴音の検出にはマイ
クロホンが用いられ、また約20kHz以内の超音波の
検出には超音波検出器が用いられている。図5は従来の
上記マイクロホンの例であるセラミック形マイクロホン
の構造を示しているが、このセラミック形マイクロホン
は、本体11と、該本体11内部に設けた基板11a上
に片持ち式に支持されたバイモルフ型の圧電素子12
と、該圧電素子12の上側位置で上記本体11に張架さ
れた振動板13と、該振動板13の中央部と上記圧電素
子12の自由端部とを連結するピン14とから構成され
ている。
2. Description of the Related Art A microphone is used for detecting so-called audible sound that can be heard by human ears among elastic waves propagating in air as a medium, and ultrasonic detection for detecting ultrasonic waves within about 20 kHz. Vessels are used. FIG. 5 shows the structure of a ceramic microphone, which is an example of the conventional microphone. The ceramic microphone is supported in a cantilever manner on a main body 11 and a substrate 11a provided inside the main body 11. Bimorph type piezoelectric element 12
And a vibration plate 13 stretched over the main body 11 above the piezoelectric element 12, and a pin 14 connecting the central part of the vibration plate 13 and the free end of the piezoelectric element 12. There is.

【0003】そして可聴音音波は、密閉された本体11
に取り付けられているコーン状の上記振動板13を振動
せしめ、この振動が上記ピン14を介して圧電素子12
に伝達される。これにより上記圧電素子12は上記可聴
音音波の周波数に対応して撓み変形を繰り返し、この結
果、該圧電素子12においてかかる可聴音音波の周波数
に対応する圧電出力が発生する。
The audible sound wave is the sealed body 11
The vibrating plate 13 having a cone shape attached to the piezoelectric element 12 is vibrated via the pin 14
Is transmitted to As a result, the piezoelectric element 12 repeats flexural deformation corresponding to the frequency of the audible sound wave, and as a result, a piezoelectric output corresponding to the frequency of the audible sound wave is generated in the piezoelectric element 12.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のセラミック形マイクロホンは、超低周波音に対し
て若干の感度を有してはいるものの、本来可聴音検出用
の装置であるため自然環境に存在する諸種の可聴音が逆
に雑音になってしまい、超低周波音のみを選択的に検出
ことができないので問題になっていた。そしてそのため
例えば、家屋内,自動車車内又は金庫室内等の密閉空間
の密閉が破れた際に発生する可聴域よりも低い周波数の
超低周波音(18Hz以下)を検出することが事実上不
可能であった。また、上記のような家屋内の密閉空間の
破壊は単発的に生じることが殆どで、それが連続して生
じることはなく、このことが従来のマイクロホン又は超
音波検出器をこの種の超低周波音の検出に利用すること
を困難にしていた。
However, although such a conventional ceramic type microphone has some sensitivity to an infrasound, it is an apparatus for detecting an audible sound by nature, so that it can be used in a natural environment. On the contrary, various kinds of audible sounds that exist exist as noise, which is a problem because it is not possible to selectively detect only infrasound. Therefore, for example, it is practically impossible to detect an ultra-low frequency sound (18 Hz or less) lower than the audible range that is generated when the sealed space in a house, an automobile, a safe room, or the like is broken. there were. In addition, the above-mentioned destruction of the enclosed space in the house almost always occurs sporadically, and it does not occur continuously, which means that conventional microphones or ultrasonic detectors can be used in this type of ultra-low It was difficult to use for detecting frequency sound.

【0005】本発明はかかる実情に鑑み、特に超低周波
音に対する感度を最大ならしめると共に、可聴音等に起
因する不必要な信号の影響を受けないようにした超低周
波音検出器を提供することを目的とする。
In view of the above situation, the present invention provides an infrasound detector which maximizes the sensitivity particularly to infrasound and is not affected by an unnecessary signal caused by an audible sound or the like. The purpose is to do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による超低周波音
検出器は、開口を有する容器と該容器の内部空間を二分
する隔壁と該隔壁に取り付けられた圧電素子とを備えて
いるが、上記開口の対応位置で上記隔壁に孔を開設する
と共に、上記圧電素子を上記開口及び上記孔間に配置さ
れるように上記隔壁上で上記孔の周縁部適所に片持ち式
に支持し、上記圧電素子はその表裏両面にそれぞれ電極
を備えた厚さ300μm以下のストリップ状に形成され
ていると共に上記開口の開口面積よりも大きく且つ上記
孔の面積よりも小さい平面積を有していて、又上記容器
及び上記隔壁の取合い部に上記容器の内壁に沿って所定
の開口面積を有する通気口が穿設されている。
The infrasound detector according to the present invention comprises a container having an opening, a partition wall dividing the interior space of the container into two parts, and a piezoelectric element attached to the partition wall. A hole is opened in the partition wall at a position corresponding to the opening, and the piezoelectric element is supported in a cantilevered manner at the peripheral portion of the hole on the partition wall so as to be arranged between the opening and the hole. The piezoelectric element is formed in a strip shape having a thickness of 300 μm or less with electrodes on both front and back surfaces, and has a flat area larger than the opening area of the opening and smaller than the area of the hole. A vent having a predetermined opening area is bored along the inner wall of the container at the joining portion of the container and the partition wall.

【0007】[0007]

【作用】本発明によれば、容器の開口を介して該容器内
部に伝播された超低周波音は、圧電素子に対してその周
波数に対応した振動を発生させ、この振動によって圧電
素子内に発生した圧電出力は電極を介して増幅回路へ送
られ、増幅される。この場合、圧電素子の感度を最大に
するためには、超低周波音が圧電素子の素子面に到達し
たときに該圧電素子の撓みを最大ならしめる必要があ
る。
According to the present invention, the super low frequency sound propagated through the opening of the container into the container causes the piezoelectric element to vibrate corresponding to the frequency, and this vibration causes the vibration in the piezoelectric element. The generated piezoelectric output is sent to the amplifier circuit via the electrode and is amplified. In this case, in order to maximize the sensitivity of the piezoelectric element, it is necessary to maximize the deflection of the piezoelectric element when the super low frequency sound reaches the element surface of the piezoelectric element.

【0008】本発明では上記のようにストリップ状の圧
電素子がその一端部において上記隔壁の孔の周縁部適所
に片持ち式に支持されることにより、その自由端部が自
由に撓むことができるため大きな圧電出力を得ることが
できる。そしてかかる圧電素子の撓み変形は該圧電素子
の厚さが薄いほど撓み易いためそのときの感度は良くな
るが、その反面、機械的強度が弱くなると共に圧電素子
の形成加工が困難になり、従って圧電素子には少なくと
もある程度以上の厚さが必要になる。この厚さは圧電素
子の材質や大きさが異なるため一律に規定することはで
きないが、超低周波音の検出のために必要な感度を得る
厚さの上限値は概ね300μm程度であり、特に100
μm程度が好適である。
According to the present invention, the strip-shaped piezoelectric element is cantilevered at one end of the piezoelectric element at a proper position in the peripheral edge of the hole of the partition wall so that the free end of the piezoelectric element can be freely bent. Therefore, a large piezoelectric output can be obtained. The flexural deformation of the piezoelectric element becomes easier as the thickness of the piezoelectric element becomes thinner, so that the sensitivity at that time is improved, but on the other hand, the mechanical strength is weakened and it becomes difficult to form and process the piezoelectric element. The piezoelectric element needs to have at least a certain thickness or more. This thickness cannot be uniformly specified because the material and size of the piezoelectric element are different, but the upper limit of the thickness that obtains the sensitivity required for detecting infrasound is about 300 μm, and especially 100
About μm is preferable.

【0009】かかる圧電素子の厚さは、前述した可聴音
検出用のマイクロホンに使用される圧電素子(12)の
場合よりもかなり薄く設定されている。このように圧電
素子を薄くストリップ状にするのは、超低周波音を直接
に圧電素子自体で受けるようにすることによりその感度
を向上させ、同時に雑音の原因になる可聴音を完全にカ
ットするためである。なお、セラミック圧電素子自体の
厚さは従来においても100μm程度のものは存在する
が、実用的には該セラミック圧電素子には電極兼用の金
属板が必ず裏打ちされるようになっているので、この場
合にはストリップ状の構成にはなっていない。そしてこ
のような金属板が裏打ちされた圧電素子では、素子全体
の厚さは通常数百μm程度にまで達する。
The thickness of the piezoelectric element is set to be considerably smaller than that of the piezoelectric element (12) used in the microphone for detecting the audible sound. The thin strip shape of the piezoelectric element improves the sensitivity by directly receiving the infrasound by the piezoelectric element itself, and at the same time completely cuts off the audible sound that causes noise. This is because. Although the ceramic piezoelectric element itself has a thickness of about 100 μm in the past, in practice, the ceramic piezoelectric element is always lined with a metal plate which also serves as an electrode. In some cases, it does not have a strip configuration. In a piezoelectric element backed by such a metal plate, the total thickness of the element usually reaches several hundreds of μm.

【0010】さらに、圧電素子の撓みを最大ならしめる
別の方法は、検出すべき超低周波音の圧力波が圧電素子
の一方の面側に対してのみ到達するようにすることであ
る。即ち、前述したマイクロホンの作動原理と同様に所
謂、圧力形受音方式とすることであるが、このようにす
るのは仮に圧電素子の両側に同時に超低周波音の圧力波
が到達した場合にはこれらの圧力波に基づき圧電素子の
撓み変形に作用する力が相殺し合って、結局、圧電素子
の撓み変形が生じないことになってしまうからである。
そこで本発明によれば、圧電素子を隔壁の孔の対応位置
に配置して該隔壁と共に容器の内部空間を二分するよう
に設けたので、圧電素子の一方の面側だけが上記容器の
開口に対向し、これにより超低周波音の圧力波がかかる
一方の面側にのみ到達するようにしている。
Further, another method for maximizing the deflection of the piezoelectric element is to make the pressure wave of the infrasound to be detected reach only one surface side of the piezoelectric element. That is, similar to the above-described operating principle of the microphone, a so-called pressure-type sound receiving system is used. However, if the pressure waves of infrasound arrive at both sides of the piezoelectric element at the same time, this is done. This is because the forces acting on the bending deformation of the piezoelectric element due to these pressure waves cancel each other out, and the bending deformation of the piezoelectric element does not occur in the end.
Therefore, according to the present invention, since the piezoelectric element is arranged at the corresponding position of the hole of the partition wall so as to divide the internal space of the container together with the partition wall, only one surface side of the piezoelectric element is provided in the opening of the container. They face each other so that they reach only one surface side where a pressure wave of infrasound is applied.

【0011】ところで、上記のように隔壁の孔の対応位
置に圧電素子を配置した場合、このような構造にすると
そのままでは特に超低周波音に対してその鋭敏な検出が
困難になってしまう。つまり、上記圧電素子の配置構造
では上記容器の開口に対向する該圧電素子の一方の面の
反対側の面側、即ち二分された容器の内部空間の一方が
上記圧電素子の背後において密閉空間を構成するため、
特にその周期が長く所謂、ブロードな信号を形成する超
低周波音の場合では一種のダンピング効果が生じて応答
出力の周期を更に長くしてしまい、この結果、検出すべ
き超低周波音を背景雑音から識別することを不可能にし
てしまうという問題がある。
By the way, when the piezoelectric elements are arranged at the corresponding positions of the holes of the partition wall as described above, if such a structure is adopted, it becomes difficult to detect the infrasound in particular as it is. That is, in the arrangement structure of the piezoelectric element, the surface side opposite to the one surface of the piezoelectric element facing the opening of the container, that is, one of the two internal spaces of the container forms a closed space behind the piezoelectric element. To configure
In particular, in the case of so-called infrasound that has a long period, that is, a so-called broad signal, a kind of damping effect occurs and the cycle of the response output is further lengthened. There is a problem that it becomes impossible to distinguish from noise.

【0012】本発明によれば、前記のように容器及び隔
壁の取合い部に該容器の内壁に沿って所定の開口面積を
有する通気口を穿設したことにより、圧電素子の背後に
密閉空間が生じないように、即ち圧電素子の背後には開
放空間が構成される。これにより、単発的な超低周波音
の直撃によって圧電素子が一旦いずれかの方向に撓んで
変位し、その後該圧電素子自身の弾性により撓み変形か
ら復元すべく反対方向に変位して平衡位置に安定する減
衰振動を可能ならしめるためである。そしてかかる通気
口による効果は、圧電素子と隔壁に形成した孔との間の
隙間を該圧電素子の撓み変形を許容し得る必要最少限度
の寸法に設定することにより、最も有効に高めることが
できる。
According to the present invention, as described above, by forming the vent hole having a predetermined opening area along the inner wall of the container at the connecting portion of the container and the partition wall, a sealed space is formed behind the piezoelectric element. An open space is formed so that it does not occur, ie behind the piezoelectric element. As a result, the piezo-electric element is bent and displaced in one direction by the direct hit of a single infrasound, and then the piezo-electric element itself is displaced in the opposite direction to restore from the flexural deformation to reach the equilibrium position. This is to enable stable damping vibration. The effect of the vent hole can be most effectively enhanced by setting the gap between the piezoelectric element and the hole formed in the partition wall to the minimum necessary size that allows the bending deformation of the piezoelectric element. .

【0013】[0013]

【実施例】以下、図1乃至図4に基づき本発明による超
低周波音検出器の一実施例を説明する。図において、1
は開口1aを有する容器、2は該容器1の内部空間を上
室3と下室4とに二分する隔壁、5は上記開口1aの対
応位置で上記隔壁2に開設された孔、6は該孔5の周縁
部適所で上記隔壁2上に片持ち式に支持されたユニモル
フ形の圧電素子である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an infrasound detector according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the figure, 1
Is a container having an opening 1a, 2 is a partition that divides the internal space of the container 1 into an upper chamber 3 and a lower chamber 4, 5 is a hole formed in the partition 2 at a position corresponding to the opening 1a, and 6 is The piezoelectric element is a unimorph type piezoelectric element, which is supported on the partition wall 2 in a cantilever manner at a proper position on the periphery of the hole 5.

【0014】上記容器1は例えば内径8mm,高さ4.
5mmの寸法の金属製容器で、図2に示されるようにそ
の天井部に形成されている上記開口1aの直径は1.0
mmに設定されている。また、上記隔壁2は厚さ1mm
の樹脂製で、上記下室4の底面から2mmの高さ位置に
設置・固定されている。
The container 1 has, for example, an inner diameter of 8 mm and a height of 4.
In a metal container having a size of 5 mm, the diameter of the opening 1a formed in the ceiling of the container is 1.0 as shown in FIG.
It is set to mm. The partition wall 2 has a thickness of 1 mm.
Of resin, and is installed and fixed at a height of 2 mm from the bottom surface of the lower chamber 4.

【0015】上記孔5は上記隔壁2の中央部に設けら
れ、この例では2.2×2.2mm□の角型孔である。
上記圧電素子6はPZT組成で成り、厚さ300μm以
下のストリップ状に形成されると共に2.0×3.0m
mの寸法を有し、その表裏両面には寸法1.6×2.4
mmの銀電極6a,6bが蒸着等の方法により付着形成
されている。そして上記のように片持ち支持される上記
圧電素子6は、その自由端部の長さが約2.1mmとな
って孔5の領域内に突出するように、エポキシ樹脂等に
より上記隔壁2上に接着固定される。孔5及び圧電素子
6の寸法は上記のように設定されており、即ち孔5が圧
電素子6の形状よりも僅かに大きく、つまり圧電素子6
が孔5の内側に配置されるようになっているため、該圧
電素子6が撓み変形する際に自由に変位することができ
る。なお、上記圧電素子6に接続する2本の導線7は、
気密状態で容器1外部へ取り出され、シールド線を介し
て増幅率80dBのアンプに結合されるようになってい
る。
The hole 5 is provided in the central portion of the partition wall 2, and is a square hole of 2.2 × 2.2 mm □ in this example.
The piezoelectric element 6 is made of PZT composition, is formed in a strip shape with a thickness of 300 μm or less, and has a size of 2.0 × 3.0 m.
It has a size of m and has a size of 1.6 × 2.4 on both front and back sides.
The silver electrodes 6a and 6b of mm are attached and formed by a method such as vapor deposition. The piezoelectric element 6 which is cantilevered as described above has a length of its free end of about 2.1 mm and is projected on the partition wall 2 by epoxy resin or the like so as to project into the area of the hole 5. It is fixed by adhesion. The dimensions of the hole 5 and the piezoelectric element 6 are set as described above, that is, the hole 5 is slightly larger than the shape of the piezoelectric element 6, that is, the piezoelectric element 6
Is arranged inside the hole 5, so that the piezoelectric element 6 can be freely displaced when it is flexibly deformed. The two conductive wires 7 connected to the piezoelectric element 6 are
It is taken out to the outside of the container 1 in an airtight state and coupled to an amplifier having an amplification factor of 80 dB via a shield wire.

【0016】また、上記容器1及び上記隔壁2の取合い
部に容器1の内壁に沿って所定の開口面積を有する通気
口8が穿設されているが、この通気口8は、隔壁2の外
周部の一部を切除することにより(図3(a)参照、こ
の場合の通気口8の形状をイと呼ぶ)、又は該隔壁2の
直径を上記容器1の内径よりも僅かに小さく設定して両
者間に隙間を設けることにより(図3(b)参照、この
場合の通気口8の形状をロと呼ぶ)形成される。尚、形
状口の通気口8を用いる場合には、隔壁2は容器1の天
井面又は底面により支柱を介して支持されることにな
る。本実施例ではかかる通気口8の形状・寸法等を種々
設定して試験を行ったが、次の表1に各試験毎の寸法等
の設定値内容を示す。 (表1)
A vent hole 8 having a predetermined opening area is formed along the inner wall of the container 1 at the mating portion of the container 1 and the partition wall 2. The vent hole 8 is the outer circumference of the partition wall 2. By cutting off a part of the portion (see FIG. 3A, the shape of the vent hole 8 in this case is referred to as a), or the diameter of the partition wall 2 is set to be slightly smaller than the inner diameter of the container 1. By forming a gap between the two (see FIG. 3B, the shape of the vent hole 8 in this case is referred to as “B”). When the shaped vent 8 is used, the partition wall 2 is supported by the ceiling surface or the bottom surface of the container 1 through the columns. In this embodiment, various shapes and dimensions of the vent holes 8 were set for the test. Table 1 below shows the set values of the dimensions and the like for each test. (Table 1)

【0017】なお、上記表1において、試験NO.4及
び試験NO.5は通気口8を設けられていない比較例を
示すもので、特に試験NO.4の場合には孔5は3.2
×3.2mm□の角型孔である。また、試験NO.8は
通気口8が設けられているが、圧電素子6の厚さを40
0μmに設定した参考例である。
In Table 1, the test No. 4 and test NO. 5 shows a comparative example in which the vent hole 8 is not provided. In case of 4, hole 5 has 3.2
It is a square hole of 3.2 mm square. In addition, the test NO. 8 is provided with a vent hole 8, but the thickness of the piezoelectric element 6 is 40
This is a reference example set to 0 μm.

【0018】ここで、図4は上記圧電素子6に結合され
るアンプの周波数特性を示しているが、この種閉鎖空間
の開閉に伴って発生する超低周波音を検出する場合、そ
の信号出力値はノイズと明確に区別し得るようにするた
めに1Vp以上必要である。
Here, FIG. 4 shows the frequency characteristics of the amplifier coupled to the piezoelectric element 6. When detecting an infrasound generated by opening and closing a closed space of this kind, its signal output is shown. The value must be 1 Vp or more so that it can be clearly distinguished from noise.

【0019】次に上記のように構成された超低周波音検
出器を用いて行った具体的試験及びその試験結果につい
て説明する。先ず、検出器の設置場所として7×9
(床)×2.7(高さ)mのコンクリート構造の倉庫内
を選定し、かかる倉庫の側壁等適所に設けられた1.8
×0.9mの大きさのドアをその開閉角度45°の範囲
で0.2m/sの開閉スピードで開閉することにより行
った。この場合、上記倉庫室内におけるノイズ源として
35ホンの音量の音楽を同時に流して行ったが、かかる
試験条件下で従来技術として説明したマクロホンの一例
であるエレクトレットマイクロホン(松下電器産業
(株)製WM−063)を併置して同様の試験を行っ
た。
Next, a concrete test conducted by using the infrasound detector configured as described above and the test result will be described. First, 7x9 as the installation location of the detector
(Floor) x 2.7 (height) m The inside of the concrete-structured warehouse was selected, and 1.8 was installed in a suitable place such as the side wall of the warehouse.
It was carried out by opening and closing a door having a size of 0.9 m at an opening and closing speed of 0.2 m / s within an opening and closing angle of 45 °. In this case, music with a volume of 35 phons was simultaneously played as a noise source in the warehouse, and an electret microphone (WM manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.), which is an example of the macrophone described as the prior art, was performed under such test conditions. -063) was juxtaposed and the same test was performed.

【0020】かかる試験の試験結果は表1において圧電
素子6の信号出力として併記されているが、表1から明
らかなように、通気口8が設けられていない場合(試験
NO.4及び試験NO.5)の検出器出力は、本発明に
かかる超低周波音検出器(試験NO.1〜3及び試験N
O.5,6)に比較して1/2以下になっている。ま
た、特に試験NO.8との比較から明らかなように、圧
電素子6の厚さは300μm以下であればよいことが実
証された。一方また、前記エレクトレットマイクロホン
の場合の試験結果では、可聴音に対する信号のみが検出
されただけで、超低周波音を識別することはできなかっ
た。そしてまた、前記ノイズ源としての音楽を流すのを
停止して静粛な環境条件下で前述したドア開閉試験を行
ったところ、該エレクトレットマイクロホンの出力はバ
イアスレベルの変動と区別することができず、この場合
でも超低周波音を識別することはできなかった。
The test results of such a test are also shown in Table 1 as the signal output of the piezoelectric element 6, but as is clear from Table 1, when the vent hole 8 is not provided (Test NO. 4 and Test NO. .5) is the output of the ultra-low frequency sound detector (Test Nos. 1 to 3 and Test N) according to the present invention.
O. It is less than 1/2 compared with 5, 6). In addition, especially test No. As is clear from the comparison with No. 8, it was demonstrated that the thickness of the piezoelectric element 6 should be 300 μm or less. On the other hand, in the test result of the electret microphone, only the signal corresponding to the audible sound was detected, and the infrasound could not be identified. Further, when the door opening / closing test is performed under quiet environmental conditions by stopping the flow of music as the noise source, the output of the electret microphone cannot be distinguished from the fluctuation of the bias level, Even in this case, the infrasound could not be identified.

【0021】上記試験結果に基づき、圧電出力信号とし
て1Vp又は1.3Vpが得られる圧電素子6の厚さと
通気口8の面積との関係を求めるために、更に上記と同
様な試験を行った。なお、この場合、かかる圧電出力信
号値以外は前記試験NO.1と同一の条件下で試験が行
われた。そして次の表2にその試験結果より得られた圧
電素子6の厚さと通気口8の面積との関係を示す。 なお、上記表2中に記載された数値は、通気口8の面積
(cm2 )を表している。
Based on the above test results, the same test as above was further conducted in order to obtain the relationship between the thickness of the piezoelectric element 6 and the area of the vent hole 8 at which 1 Vp or 1.3 Vp is obtained as the piezoelectric output signal. In this case, except for the piezoelectric output signal value, the test NO. The test was performed under the same conditions as 1. The following Table 2 shows the relationship between the thickness of the piezoelectric element 6 and the area of the vent hole 8 obtained from the test result. The numerical values described in Table 2 above represent the area (cm 2 ) of the vent hole 8.

【0022】上記実施例において、特に図3(b)で示
される通気口8(形状ロ)を形成する場合、上室3の天
井部もしくは下室4の底面部から立設された支柱等によ
り、隔壁2を容器1内の所定位置に支持するようにでき
るが、かかる通気口8の形状は前記形状イ又は形状ロに
限定されるものではなく、所定の通気孔面積を有する種
々のものが選定され得る。また、容器1の開口1aの対
応位置に上記隔壁2に孔5を開設する場合、該開口1a
から隔壁2周囲の上記通気口8を直線的に見通すことが
できない位置に設定することが好ましく、これにより超
低周波音が上室3側から下室4側へと回り込んで圧電素
子6の変位を相殺してしまうのを防止することができる
ので有利である。なお、通気口8を多少見通すことがで
きる場合でも、その場合、超低周波音が圧電素子6の表
側面と裏側面に到達するときにタイミングのずれがある
ため、上記のように圧電素子6の変位が相殺される量と
しては実質的に問題にならない程度である。さらに、上
記実施例は、ユニモルフ形の場合の例で説明したが、か
かるユニモルフ形のものを2枚背合わせに接合して成る
バイモルフ形を使用することができるのは勿論である。
In the above embodiment, particularly when the vent hole 8 (shape B) shown in FIG. 3 (b) is formed, a pillar or the like standing upright from the ceiling of the upper chamber 3 or the bottom of the lower chamber 4 is used. The partition wall 2 can be supported at a predetermined position in the container 1. However, the shape of the vent hole 8 is not limited to the shape a or the shape b, and various types having a predetermined vent hole area can be used. Can be selected. When the hole 5 is opened in the partition wall 2 at a position corresponding to the opening 1a of the container 1, the opening 1a
It is preferable to set the ventilation hole 8 around the partition wall 2 at a position where it cannot be seen straight through, so that the infrasound is circulated from the upper chamber 3 side to the lower chamber 4 side and the piezoelectric element 6 This is advantageous because it is possible to prevent the displacement from being offset. Even if the vent hole 8 can be seen through to some extent, in that case, there is a timing difference when the infrasound reaches the front side surface and the back side surface of the piezoelectric element 6, and therefore, the piezoelectric element 6 as described above. The displacement is compensated for by an amount that does not substantially pose a problem. Further, although the above embodiment has been described with reference to the case of the unimorph type, it goes without saying that a bimorph type formed by joining two such unimorph types back to back can be used.

【0023】[0023]

【発明の効果】上述したように本発明の超低周波音検出
器によれば、フィルター等の検波回路が不要となり、検
出器全体の低価格化、及びコンパクト化を実現すること
が可能となる。また、圧電素子は容器の開口から流入す
る超低周波音による衝撃を直接受けて最大限の変位をす
ることが可能になり、該圧電素子から大きな圧電出力が
得られる。その一方、可聴音に対しては全く感度を有し
ていないので超低周波音に対してのみ鋭敏な選択性を備
えている等の優れた利点がある。また、容器内の隔壁周
囲に設けられた空気逃がしのための通気口により圧電素
子に対するダンピング効果を抑制することができ、これ
により圧電素子の応答特性を改善することができると共
にその感度を向上させることができる。
As described above, according to the ultra low frequency sound detector of the present invention, a detection circuit such as a filter is not necessary, and the detection
Achieve cost reduction and compactness of the entire dispenser
Is possible. Further, the piezoelectric element can be directly subjected to the impact of the infrasound that flows from the opening of the container and can be displaced to the maximum extent, and a large piezoelectric output can be obtained from the piezoelectric element. On the other hand, since it has no sensitivity to audible sound, it has an excellent advantage that it has sharp selectivity only to infrasound. In addition, the vent for air escape provided around the partition in the container can suppress the damping effect on the piezoelectric element, thereby improving the response characteristic of the piezoelectric element and improving its sensitivity. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の超低周波音検出器の一実施例による平
面図である。
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of an infrasound detector according to the present invention.

【図2】本発明の上記超低周波音検出器の縦断面図であ
る。
FIG. 2 is a vertical sectional view of the infra-sound detector of the present invention.

【図3】本発明の上記超低周波音検出器にかかる容器内
に設けられる隔壁及びその周囲に設けられる通気口の構
成例を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a configuration example of a partition wall provided in the container and a ventilation port provided around the partition wall of the infra-sound detector of the present invention.

【図4】本発明の上記超低周波音検出器にかかる圧電素
子に結合されるアンプの周波数特性を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing frequency characteristics of an amplifier coupled to a piezoelectric element of the above-mentioned infrasound detector.

【図5】従来のセラミック形マイクロホンの縦断面図で
ある。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a conventional ceramic microphone.

【符号の説明】 1 容器 2 隔壁 3 上室 4 下室 5 孔 6 圧電素子 7 導線 8 通気口[Explanation of Codes] 1 Container 2 Partition 3 Upper chamber 4 Lower chamber 5 Hole 6 Piezoelectric element 7 Conductor 8 Vent

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 開口を有する容器と該容器の内部空間を
二分する隔壁と該隔壁に取り付けられた圧電素子とを備
えて成る超低周波音検出器において、上記開口の対応位
置で上記隔壁に孔を開設すると共に、上記圧電素子を上
記開口及び上記孔間に配置されるように上記隔壁上で上
記孔の周縁部適所に片持ち式に支持し、上記圧電素子は
その表裏両面にそれぞれ電極を備えた厚さ300μm以
下のストリップ状に形成されていると共に上記開口の開
口面積よりも大きく且つ上記孔の面積よりも小さい平面
積を有していて、又上記容器及び上記隔壁の取合い部に
上記容器の内壁に沿って所定の開口面積を有する通気口
が穿設されていることを特徴とする超低周波音検出器。
1. A very low frequency sound detector comprising a container having an opening, a partition dividing the interior space of the container into two parts, and a piezoelectric element attached to the partition, wherein the partition is provided at a position corresponding to the opening. A hole is opened, and the piezoelectric element is supported in a cantilever manner on the partition wall at a proper position on the peripheral edge of the hole so as to be arranged between the opening and the hole, and the piezoelectric element has electrodes on both front and back surfaces thereof. Is formed in a strip shape with a thickness of 300 μm or less, and has a flat area larger than the opening area of the opening and smaller than the area of the hole, and in the connecting portion of the container and the partition wall. An ultra-low frequency sound detector characterized in that a vent having a predetermined opening area is formed along the inner wall of the container.
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